水声定位技术源于军事需求,后由于海洋开发、水下勘探、海洋资源开采的需求逐步应用于各类商用、民用领域。1912年,泰坦尼克号海难后,科学家开始了回声定位技术研究。1913年,美国科学家发明了回声探测仪,利用该设备可探测到3.7千米外的冰山。第一次世界大战中回声定位技术的应用推动了其在军事领域的发展,也使得水声定位技术进入了实用阶段。第二次世界大战中,各军事强国高度重视对水下目标的探测和测量问题,水声定位技术得到了逐步发展。20世纪50年代开始,利用水声技术对船舶和水中载体进行地理位置测定的水声定位技术快速发展,广泛应用于军事和国民经济各个领域。
水声定位是在已知水中声波传播规律及相关参数将声波传播模型与测量数据结合对目标进行的定位。不同声波类型、不同水体特性、不同形式的声呐探测设备均会影响水声定位的性能。所有定位技术均基于几何原理的水声学定位,根据声呐基线的长度和组合方式可以将水声定位技术分为:①长基线定位。基线长度在几百米至几千米量级,利用水下声源至各基元的距离确定目标位置。②短基线定位。基线长度通常在几米至几十米的量级,利用目标发射声波信号到达各基元的时间差对目标进行定位。③超短基线定位。基线长度一般在几厘米至几十厘米量级,利用各基元接受信号间的相位差确定目标的方位和距离,实现目标定位。④声学组合定位。联合式的声学定位技术,即将各种水声定位技术进行不同组合的定位方法,如长基线/超短基线定位、长基线/短基线定位、长基线/短基线/超短基线定位等。
水声定位在海洋工程建设、装备安放、载体引导等环节具有重要作用,贯穿海洋工程作业的始终;同时,水声定位在海洋测量中也具有重要作用,通过水面作业船只、水下航行器或作业海区水声定位系统的安装与布放,可实现水面对水下被测目标位置的实时监控,通过水声定位提供的高精度定位导航服务,提高海洋测量数据的质量和水平,特别是水声定位系统的同步观测功能保障了海洋测量的同步观测性,便于现场或事后开展多学科、多原理观测的数据融合处理。水声定位可为海洋科学考察、海洋资源勘查、海洋资源开发、深海空间站建设、海上搜救、地壳运动监测等提供必备的技术支持。